DE102010000986A1

DE102010000986A1 - Three-dimensional model for providing details about e.g. organs, has upper surface corresponding to boundary surface of samples, where meta data-design contains scale particulars for dimensioning upper surface of model

Info

Publication number: DE102010000986A1
Application number: DE102010000986A
Authority: DE
Inventors: Werner Graff
Original assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Current assignee: Leica Instruments Singapore Pte Ltd
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-07-21
Also published as: DE202011000126U1

Abstract

The model (195) has an upper surface corresponding to a boundary surface of microscopically small samples (110), where the boundary surface is expanded in three spatial directions. A meta data-design (196) contains scale particulars for dimensioning the upper surface of the model, where the scale particulars comprise length scales and unit cubes and are provided with a comparison object. The meta data-design is comprised of marking representations, profile representations, text representations and/or color representations.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines vergrößerten 3D-Modells eines Probendetails.The present invention relates to a method for producing an enlarged 3D model of a sample detail.

Stand der TechnikState of the art

Nachfolgend wird mit dem Begriff ”Probendetail” der Ausschnitt einer – ggf. auch großen – Probe bezeichnet, der untersucht werden soll und der mikroskopisch kleine Details aufweist. Es kann sich dabei auch um die gesamte Probe handeln.In the following, the term "sample detail" refers to the section of a sample, which may also be large, which is to be examined and which has microscopic details. It can also be the entire sample.

Auf dem Gebiet der Mikroskopie ist es bekannt, mikroskopisch kleine Details einer Probe mit Hilfe einer Erfassungsvorrichtung, wie z. B. einem Lichtmikroskop, zwei- oder dreidimensional zu erfassen und dabei in digitale Daten, im Folgenden ”Erfassungsdaten”, zu überführen. Typischerweise werden dabei Raumkoordinaten einer Begrenzungsfläche, bspw. der betrachteten Probenoberfläche, erfasst. Je nach Art der verwendeten Erfassungsvorrichtung können aber auch andere Begrenzungsflächen, bspw. im Innern der Probe (z. B. Wände von Zellen, Organen, Knochen, Nervensträngen usw.), oder auch das Volumen selbst anhand lokaler Eigenschaften der Probe, wie beispielsweise Helligkeit, Farbe, Polarisationseigenschaften, Konzentrationen u. ä. quantitativ erfasst werden. Aus einem erfassten Volumen können Begrenzungsflächen extrahiert werden, indem bspw. für eine über das ganze Volumen erfasste lokale Eigenschaft ein Grenzwert gewählt wird, so dass eine Begrenzungsfläche zwischen Zonen des Volumens mit höheren und tieferen Werten der untersuchten Eigenschaft resultiert. Zweidimensionale Erfassungsdaten können zu dreidimensionalen Erfassungsdaten erweitert werden, wenn bspw. eine interessierende Größe (erfasste lokale Eigenschaft) auf einer zusätzlichen Achse aufgetragen wird. Eine so entstehende Fläche im Raum wird im Folgenden mit dem Begriff der ”Begrenzungsfläche” gleichgesetzt.In the field of microscopy, it is known microscopic details of a sample by means of a detection device, such as. As a light microscope, two- or three-dimensional capture and thereby in digital data, hereinafter "acquisition data" to convict. Typically, spatial coordinates of a boundary surface, for example of the considered sample surface, are detected. Depending on the type of detection device used, however, other boundary surfaces, for example inside the sample (eg walls of cells, organs, bones, nerve cords, etc.), or even the volume itself based on local properties of the sample, such as brightness , Color, polarization properties, concentrations, and Ä. Quantitated. Boundaries can be extracted from a detected volume by, for example, selecting a limit value for a local property detected over the entire volume such that a boundary surface between zones of the volume results with higher and lower values of the property being investigated. Two-dimensional acquisition data can be extended to three-dimensional acquisition data if, for example, a quantity of interest (detected local property) is plotted on an additional axis. In the following, a surface created in space is equated with the term "boundary surface".

Zur zwei- oder dreidimensionalen Erfassung eignen sich insbesondere Lichtmikroskope, Stereomikroskope, Konfokalmikroskope, Elektronenmikroskope, Profilometer, Tastspitzen, Rastertunnelmikroskope, Rasterkraftmikroskope, Makroskope u. ä.Light microscopes, stereomicroscopes, confocal microscopes, electron microscopes, profilometers, stylus tips, scanning tunneling microscopes, atomic force microscopes, macroscopes and the like are particularly suitable for two- or three-dimensional detection. ä.

Nach der Erfassung kann das Probendetail bspw. an einem Computer dargestellt werden, wo es einer Vielzahl von Nachbearbeitungsmöglichkeiten, wie z. B. Skalieren, Ausschnittsvergrößern, Drehen, Kippen, Einfärben usw., unterliegt. Zur physischen Weitergabe oder Archivierung der Daten können diese, insbesondere in unterschiedlichen Ansichten, auf Papier o. ä. ausgedruckt werden.After the detection, the sample detail can, for example, be displayed on a computer, where it can be used for a variety of post-processing options, such as post-processing. As scaling, zooming, turning, tilting, coloring, etc., subject. For the physical transfer or archiving of the data, these can be printed on paper or the like, in particular in different views.

Nachteilig an diesen modernen Untersuchungsverfahren ist jedoch, dass eine Dreidimensionalität der Probe für den Betrachter aufgrund der prinzipbedingt zweidimensionalen Darstellung auf einem Monitor oder einem Blatt Papier sowie des meist durch eine Fremdperson vorgegebenen Betrachtungswinkels nur schwer erfassbar ist.However, a disadvantage of these modern examination methods is that a three-dimensionality of the sample is difficult for the viewer to detect on the basis of the inherently two-dimensional representation on a monitor or a sheet of paper and the viewing angle which is usually predetermined by a foreign person.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren anzugeben, mit dem mikroskopisch kleine Details einer Probe für den Betrachter auf einfachere Weise dreidimensional erfassbar und erkennbar sind.It is therefore desirable to specify a method with which microscopically small details of a sample can be detected and recognized in a simpler manner in three dimensions by the viewer.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method with the features of claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims and the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Erfindung basiert im Wesentlichen auf dem Gedanken, ein Probendetail vergrößert als 3D-Modell körperlich wiederzugeben. Die Vergrößerung erfolgt zumindest in einer Raumrichtung und für jede Raumrichtung beliebig und unabhängig, d. h. die anderen Achsen können gleich, unterschiedlich oder auch gar nicht skaliert sein. Zusätzlich wird das 3D-Modell um eine Maßstabsangabe, ergänzt, welche die ursprünglichen Größenverhältnisse erkennen lässt, um eine korrekte Interpretation bei der Betrachtung des 3D-Modells zu ermöglichen.The invention is essentially based on the idea of physically reproducing a sample detail as a 3D model. The magnification occurs at least in one spatial direction and for each spatial direction arbitrarily and independently, d. H. the other axes may be the same, different or not scaled. In addition, the 3D model is supplemented by a scale indication, which reveals the original proportions, to allow a correct interpretation when viewing the 3D model.

Vorzugsweise wird das 3D-Modell um die Darstellung von weiteren Meterdaten, also Zusatzinformationen, ergänzt, um die Betrachtung des 3D-Modells zu unterstützen oder um zusätzliche Informationen oder Markierungen sichtbar zu machen. Beispielsweise können so auch erfolgte Nachbearbeitungsschritte am 3D-Modell dokumentiert werden.Preferably, the 3D model is supplemented by the presentation of further meter data, ie additional information, in order to support the viewing of the 3D model or to make additional information or markings visible. For example, post-processing steps that have taken place can be documented on the 3D model.

Eine unterschiedliche Skalierung der Achsen ist hilfreich, wenn bei der Analyse von Oberflächenstrukturen die Höhenunterschiede (z. B. Rauheit, Defekte in aufgebrachten Schichten etc.) von wesentlich geringerer Größenordnung sind als der betrachtete Ausschnitt der Probe. In den meisten Fällen bietet es sich daher an, die z-Achse stärker zu vergrößern als die x- und y-Achse, um die gesuchten Strukturen sichtbar zu machen.A different scaling of the axes is helpful if, in the analysis of surface structures, the differences in height (eg roughness, defects in applied layers, etc.) are of considerably smaller magnitude than the sample of the sample considered. In most cases, it is therefore advisable to increase the z-axis more than the x- and y-axis, in order to visualize the sought-after structures.

Mikroskopisch kleine Details der Probe werden erfasst und dreidimensional sowie vergrößert wiedergegeben. Anhand der untrennbar mit dem 3D-Modell verbundenen Bemaßungs- oder Größeninformation bzw. Maßstabsangaben kann der Betrachter jederzeit eine Betrachtung und Interpretation des 3D-Modells durchführen. Auf diese Weise kann insbesondere eine Dreidimensionalität des Probendetails für den Betrachter auch dreidimensional erfassbar gemacht werden, beispielsweise durch visuelle und/oder taktile Wahrnehmung. Der Betrachter ist nicht mehr auf Hilfsmittel, wie die Erfassungsvorrichtung oder den Computer, angewiesen.Microscopically small details of the sample are recorded and reproduced three-dimensionally and magnified. Based on the dimension or size information or scale information which is inextricably linked with the 3D model, the viewer can at any time perform a viewing and interpretation of the 3D model. This way you can In particular, a three-dimensionality of the sample detail for the viewer can also be made three-dimensional detectable, for example by visual and / or tactile perception. The viewer is no longer dependent on aids, such as the detection device or the computer.

Die vorliegende Erfindung macht sich dabei insbesondere die Vorteile zunutze, die sich aus der Kombination von beliebig vergrößerter, dreidimensionaler Wiedergabe des Probendetails in Kombination mit einer Maßstabsangabe ergeben, so dass die Originalgröße des Probendetails auch bei der Untersuchung des vergrößerten 3D-Modells erkannt werden kann. Die physische Form der Erfassungsdaten als 3D-Modell erleichtert für den Betrachter das Verständnis, da er das Objekt real manipulieren, drehen, ertasten und betrachten kann. Eine Diskussion des Objektes zwischen mehreren Personen wird ebenfalls erleichtert. Die vergrößerte Darstellung dient der Betrachtung von Erfassungsdaten, welche von mikroskopischen Objektdetails stammen, d. h. sie zeigt Strukturen, Formen und Sachverhalte, die am Original mit dem Auge nicht oder zu wenig genau erkennbar sind.In particular, the present invention makes use of the advantages resulting from the combination of arbitrarily enlarged, three-dimensional reproduction of the sample detail in combination with a scale indication, so that the original size of the sample detail can also be recognized in the examination of the enlarged 3D model. The physical form of the acquisition data as a 3D model makes it easier for the viewer to understand, as he can manipulate, rotate, feel and view the object in real life. A discussion of the object between several persons is also facilitated. The enlarged view is for viewing acquisition data derived from microscopic object details, i. H. It shows structures, forms and facts that are not or not very clearly recognizable on the original with the eye.

Als Herstellungsverfahren kommen bspw. sog. 3D-Druck-Verfahren, Rapid-Prototyping-Verfahren oder traditionelle spanende Verfahren in Betracht. Insbesondere können im Stand der Technik bekannte Verfahren, wie z. B. Stereolithographie (STL oder SLA), selektives Lasersintern (SLS), Polyamidguss, Lasergenerieren, Fused Deposition Modelling (FDM), Laminated Object Modelling (LOM), Contour Crafting (CC), Multijet Modelling, Polyjet-Verfahren, Space Puzzle Molding (SPM), CNC usw. verwendet werden. Ein das herzustellende 3D-Modell definierender Volumendatensatz kann insbesondere in einer STL-Datei oder einer VRML-Datei bereitgestellt werden.For example, so-called 3D printing methods, rapid prototyping methods or traditional machining methods can be considered as production methods. In particular, known in the art, known methods such. Stereolithography (STL or SLA), Selective Laser Sintering (SLS), Polyamide Casting, Laser Generating, Fused Deposition Modeling (FDM), Laminated Object Modeling (LOM), Contour Crafting (CC), Multijet Modeling, Polyjet, Space Puzzle Molding ( SPM), CNC, etc. can be used. In particular, a volume data set defining the 3D model to be produced can be provided in an STL file or a VRML file.

Der Volumendatensatz wird in einem Computer auf Grundlage von Erfassungsdaten erzeugt, welche aus der Erfassung des Probendetails mittels der Erfassungsvorrichtung herrühren. Abhängig von der verwendeten Erfassungsvorrichtung können die Erfassungsdaten bspw. bereits ein Volumen oder nur eine Begrenzungsfläche, wie z. B. eine Probenoberfläche, dreidimensional beschreiben. Im Fall einer Probenoberfläche oder einer nicht rundum geschlossenen Begrenzungsfläche werden dann die Flächen räumlich erweitert, was zweckmäßigerweise durch Wahl weiterer Referenzflächen erfolgt, welche zusammen ein umfasstes Volumen nach den noch offenen Seiten vollständig begrenzen.The volume data set is generated in a computer on the basis of detection data resulting from the detection of the sample detail by means of the detection device. Depending on the detection device used, the detection data, for example, already a volume or only a boundary surface, such. B. describe a sample surface, three-dimensional. In the case of a sample surface or a boundary surface which is not completely closed, the surfaces are then spatially expanded, which is expediently carried out by selecting further reference surfaces which together completely delimit a volume encompassed by the still open sides.

Die Erfassungsdaten können Nachbearbeitungsschritten zum Zweck der Datenanalyse unterworfen werden, um mikroskopisch kleine Details für den Betrachter deutlicher hervorzuheben.The acquisition data may be subjected to post-processing steps for the purpose of data analysis to more clearly highlight microscopic details for the viewer.

Beispielweise können die eine Oberflächenrauhigkeit verursachenden Formabweichungen auf einer Kugelform radial relativ zur Kugeloberfläche gestreckt werden, um diese mikroskopischen Höhenunterschiede im Vergleich zum Kugelradius sichtbar zu machen.For example, the shape deviations causing a surface roughness on a spherical shape can be stretched radially relative to the spherical surface in order to visualize these microscopic height differences compared to the spherical radius.

Zweckmäßigerweise enthält die Maßstabsangabe eine Längenskala in einer, zwei oder vorteilhaft drei Dimensionen, so dass auf diese Weise die ursprüngliche Größe des Probendetails bei Betrachtung bzw. Untersuchung des 3D-Modells erkennbar bleibt. Die Längenskalen können beispielsweise auf entsprechenden Seitenflächen und/oder Kanten des 3D-Modells vorgesehen sein. Ebenso kann die Maßstabsangabe aus der Darstellung eines Vergleichsobjektes bestehen, dessen Originalgröße dem Betrachter bereits bekannt ist. Die Maßstabsangaben können beispielsweise während der Herstellung des 3D-Modells, vorzugsweise in das 3D-Modell integriert, mit hergestellt oder auch nachträglich angebracht, zweckmäßigerweise graviert, geritzt, geätzt, gedruckt o. ä., werden.Expediently, the scale specification contains a length scale in one, two or advantageously three dimensions, so that in this way the original size of the sample detail remains recognizable when the 3D model is viewed or examined. The length scales can be provided, for example, on corresponding side surfaces and / or edges of the 3D model. Likewise, the scale indication can consist of the representation of a comparison object whose original size is already known to the viewer. The scale information can be, for example, during the production of the 3D model, preferably integrated into the 3D model, manufactured with or attached later, expediently engraved, scratched, etched, printed o. Ä., Be.

Zweckmäßigerweise beinhaltet der Metadatensatz zusätzlich Markierungsdaten, Schnittprofildaten, Textdaten (z. B. erfasste lokale Eigenschaften, Messdaten, Analyseresultate, Informationen zu erfolgten Nachbearbeitungsschritten), Farbdaten, Erfassungsvorrichtungs-Einstellungsdaten, Probenbeschreibungsdaten, Probenherkunftsdaten und/oder Probenbearbeitungsdaten. Auf diese Weise können für die Untersuchung wichtige oder informative Daten ebenfalls untrennbar mit dem 3D-Modell verknüpft werden. Beispielsweise kann auf dem 3D-Modell eine Markierung durch eine Fläche oder Linie erzeugt werden, wobei es sich in diesem Falle anbietet, auf der Rückseite des 3D-Modells weitere Informationen zu dem markierten Element anzubringen. Bei einer Linienmarkierung kann dies beispielsweise ein Schnittprofil entlang dieser Linie sein. Die Metadatendarstellung kann mittels desselben Verfahrens, mit dem das 3D-Modell hergestellt wird, oder mittels eines anderen Verfahrens, untrennbar mit dem 3D-Modell verbunden werden. Textdaten, Markierungsdaten, Erfassungsvorrichtungs-Einstellungsdaten, Längenskalendaten usw. können beispielsweise in das 3D-Modell eingeritzt, eingeätzt, eingraviert, eingefräst und/oder aufgedruckt werden.Conveniently, the metadata record additionally includes tag data, section profile data, text data (eg, detected local properties, measurement data, analysis results, post-processing steps), color data, detector setup data, sample description data, sample history data, and / or sample editing data. In this way important or informative data for the investigation can also be inseparably linked to the 3D model. For example, a mark may be created on the 3D model by an area or line, in which case it would be useful to provide more information about the marked item on the back of the 3D model. In the case of a line marking, this can be, for example, a sectional profile along this line. The metadata representation can be inseparably linked to the 3D model by the same method that produces the 3D model or by another method. For example, text data, mark data, detector setting data, length scale data, etc. may be scribed, etched, engraved, milled, and / or imprinted into the 3D model.

Zusatzinformationen wie Größenangaben oder Maßstabsangaben sind auf dem 3D-Modell hilfreich, um eine korrekte Interpretation des Objekts zu ermöglichen, da die Größen und ggf. auch Größenverhältnisse nicht dem Original entsprechen. Zusatzinformationen wie Markierungen, Text etc. können relevante Stellen für die Diskussion hervorheben oder z. B. Messungen dokumentieren. Zusatzinformationen wie Farb- oder Helligkeitsinformationen können Originalinformationen der Probe mit der 3D-Information in direkten Zusammenhang bringen oder es können Messinformationen oder Analyseresultate (z. B. Höhe in z oder Differenz zu anderen 3D-Daten) farblich codiert, durch Materialwahl und/oder durch eine Markierung auf dem 3D-Modell dargestellt werden. Die Vereinigung von Volumendaten und Metadaten im 3D-Modell ist bei bestimmungsgemäßer Handhabung untrennbar, was für die Nachvollziehbarkeit und Interpretierbarkeit des 3D-Modells besonders vorteilhaft ist.Additional information such as size information or scale information is helpful on the 3D model to allow a correct interpretation of the object, since the sizes and possibly also size ratios do not correspond to the original. Additional information such as tags, text, etc. can highlight relevant points for discussion or z. B. Document measurements. Additional information such as color or brightness information can provide original information about the sample with the 3D Directly relate information or allow measurement information or analysis results (eg height in z or difference to other 3D data) to be color-coded, represented by material selection and / or by marking on the 3D model. The union of volume data and metadata in the 3D model is inseparable when properly handled, which is particularly advantageous for the traceability and interpretability of the 3D model.

Das Verfahren ist in Kombination mit einem Mikroskopieverfahren besonders zweckmäßig anzuwenden, um die ansonsten für die menschliche Wahrnehmung nicht oder zu ungenau erkennbaren Details dem Betrachter unmittelbar, d. h. ohne weitere Hilfsmittel, durch taktile und/oder visuelle Wahrnehmung dreidimensional erfahrbar zu machen.The method in combination with a microscopy method is to be used particularly expediently in order to directly, that is not or otherwise inaccurately recognizable to the human perception, be presented to the viewer directly, i. H. without additional aids, to be able to experience three-dimensionally through tactile and / or visual perception.

Zweckmäßigerweise werden ausgewählte Größen, wie z. B. eine Höhe, eine Abweichung von einem vorgegebenen Volumen, Material, Farbe o. a., auf dem 3D-Modell farblich, durch Materialwahl und/oder durch eine oder mehrere Markierungen gekennzeichnet. Auf diese Weise können die zu untersuchenden Größen besonders einfach erkennbar gemacht werden. Beispielsweise können die Abweichungen einer Probe von einer Referenzform, die beispielsweise durch Abnutzung, unvollkommene Herstellung u. a. hervorgerufen wurden, farblich gekennzeichnet werden, indem beispielsweise größere Abweichungen rot, mittlere Abweichungen gelb und kleinere Abweichungen grün gekennzeichnet werden. Ebenso kann farblich zwischen Abweichungen nach innen und Abweichungen nach außen unterschieden werden.Conveniently, selected sizes, such. As a height, a deviation from a given volume, material, color o. A., On the 3D model in color, characterized by choice of material and / or by one or more markings. In this way, the sizes to be examined can be made particularly easily recognizable. For example, the deviations of a sample from a reference form, for example, by wear, imperfect production u. a. For example, larger deviations red, mean deviations yellow and smaller deviations green are indicated. Similarly, a distinction can be made between deviations inwards and deviations from the outside.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.The invention is illustrated schematically with reference to an embodiment in the drawing and will be described in detail below with reference to the drawing.

Figurenbeschreibungfigure description

1 zeigt schematisch anhand eines Ablaufplans eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 shows schematically a flowchart of an embodiment of the method according to the invention.

2 zeigt die Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer forensischen Untersuchung. 2 shows the application of a method according to the invention in a forensic examination.

In 1 ist eine mögliche Ausführungsform der Erfindung anhand eines Ablaufplans schematisch dargestellt.In 1 is a possible embodiment of the invention schematically illustrated by a flowchart.

Das Verfahren beginnt in einem Schritt 101, in dem eine Probe umfassend ein Probendetail 110 unter einem Mikroskop 120 untersucht wird. Das Mikroskop 120 ist hier als konfokales Mikroskop ausgebildet. Dieses kann beispielsweise ein von der Anmelderin unter der Bezeichnung DCM-3D vertriebenes, flächig erfassendes Konfokalmikroskop oder ein konfokales Laser-Rastermikroskop (CLSM) sein. Das Mikroskop 120 ist mit einer hier als PC ausgebildeten Steuereinrichtung 130 ausgerüstet. Bei der Untersuchung des Probendetails 110 in Schritt 101 wird eine Begrenzungsfläche, nämlich die Probenoberfläche bspw. einer Münze erfasst, und daraus werden Begrenzungsflächendaten 140 als Erfassungsdaten erzeugt. Die Erzeugung erfolgt bei entsprechender Bedienung des Mikroskops 120 und des Computers 130 automatisch. Die erfasste Begrenzungsfläche 140 lässt sich an dem Computer 130 graphisch darstellen.The procedure begins in one step 101 in which a sample comprising a sample detail 110 under a microscope 120 is examined. The microscope 120 is designed here as a confocal microscope. This may, for example, be a field-acquiring confocal microscope or a confocal laser scanning microscope (CLSM) sold by the applicant under the name DCM-3D. The microscope 120 is with a here designed as a PC controller 130 equipped. When examining the sample detail 110 in step 101 For example, a boundary surface, namely, the sample surface of, for example, a coin is detected, and therefrom becomes boundary surface data 140 generated as detection data. The generation takes place with appropriate operation of the microscope 120 and the computer 130 automatically. The detected boundary area 140 settles on the computer 130 graphically.

In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 102 wird aus den Begrenzungsflächendaten 140 ein Volumendatensatz 150 erzeugt, wobei im vorliegenden Beispiel dazu die Begrenzungsfläche quaderförmig auf der nicht erfassten Seite erweitert wird. Es sind jedoch auch andere Maßnahmen möglich, um einen Volumendatensatz zu erzeugen. Bspw. können auch weitere Seiten des Probendetails erfasst werden, um den Volumendatensatzes zu vervollständigen.In a subsequent process step 102 gets out of the bounding area data 140 a volume data set 150 generated in the present example, the boundary surface is extended parallelepiped on the non-detected side. However, other measures are possible to generate a volume data set. For example. Also, additional pages of the sample detail can be captured to complete the volume data set.

In einem darauf folgenden Verfahrensschritt 103 wird ein Metadatensatz, welcher zumindest Maßstabsdaten 160 für das 3D-Modell umfasst, bereitgestellt. Im vorliegenden Beispiel wird dazu ein die Längen in x-, y- und z-Richtung definierender Maßstabswürfel bzw. Einheitswürfel 160 für den Volumendatensatz 150 bereitgestellt. Der Volumendatensatz 150 bildet zusammen mit den Maßstabsdaten 160 ein auf dem Computer 130 vorhandenes Computermodell 170.In a subsequent process step 103 becomes a metadata record, which is at least scale data 160 provided for the 3D model. In the present example, a scale cube or unit cube defining the lengths in the x, y and z directions is used for this purpose 160 for the volume data set 150 provided. The volume data set 150 forms together with the scale data 160 one on the computer 130 existing computer model 170 ,

In einem Verfahrensschritt 104 wird das Computermodell 170 skaliert und überhöht, um die Größe des letztendlich herzustellenden 3D-Modells zu definieren. Sollen weitere Metadaten, wie z. B. Text, auf dem 3D-Modell erscheinen, können diese nun in einem optionalen Schritt dem Computermodell 170 hinzugefügt werden. Anschließend wird auf Grundlage des Computermodells 170 ein Datensatz 180 bereitgestellt, der an ein Rapid-Prototyping- bzw. 3D-Printing-System 190 übertragen wird, in dem in einem Verfahrensschritt 105 das 3D-Modell 195 umfassend eine Maßstabsangabe 196 hergestellt wird. Im vorliegenden Beispiel sind Volumendatensatz und Metadatensatz von dem Datensatz 180 umfasst.In one process step 104 becomes the computer model 170 scaled and inflated to define the size of the final 3D model to be produced. Should more metadata, such. For example, text that appears on the 3D model can now be added to the computer model in an optional step 170 to be added. Subsequently, based on the computer model 170 a record 180 provided to a rapid prototyping or 3D printing system 190 in which in a process step 105 the 3D model 195 comprising a scale indication 196 will be produced. In the present example, the volume record and metadata record are from the record 180 includes.

Die Vergrößerung und optionale Überhöhung kann beispielsweise bei der Erzeugung des Computermodells 170 oder der Erzeugung des Datensatzes 180 stattfinden. Beispielsweise kann es sich bei dem Datensatz 180 um Export-Daten handeln, die beispielsweise an demselben Computer 130 oder andernorts in ein Steuerprogramm für das Herstellungssystem importiert werden, wobei in diesem Fall bereits eine Vergrößerung und optionale Überhöhung erfolgt sein kann oder erst nach dem Import erfolgt. Ebenso kann es sich bei dem Datensatz 180 um bereits von dem Herstellungssystem 190 verarbeitbare bzw. empfangbare Daten handeln, die von einem Treiber erzeugt worden sind, wie es auch bei herkömmlichen Ausdrucken auf Papier üblich ist.The magnification and optional elevation, for example, in the generation of the computer model 170 or the generation of the record 180 occur. For example, the record may be 180 to trade export data, for example, to the same computer 130 or elsewhere in a control program for the manufacturing system, in which case an enlargement and optional elevation may already have occurred, or may be done only after the import. Similarly, it may be in the record 180 already from the manufacturing system 190 actable or receivable data generated by a driver, as is common also with conventional printouts on paper.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 2 die Anwendung einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer forensischen Untersuchung beschrieben.The following is with reference to 2 describes the application of an embodiment of a method according to the invention in a forensic examination.

In einem ersten Verfahrensschritt 201 wird ein zu untersuchendes Probendetail ausgewählt, welches in der Figur mit einem Pfeil gekennzeichnet ist. Im vorliegenden Beispiel soll eine Schriftprobe 210 insbesondere im Hinblick auf die Reihenfolge der Farbauftragung hin untersucht werden.In a first process step 201 a sample detail to be examined is selected, which is marked with an arrow in the figure. In the present example, a typeface should be 210 especially with regard to the order of color application.

Dazu wird die Probe mit dem Probendetail 210 zunächst in einem Schritt 202 in einem geeigneten Mikroskop, beispielsweise dem Mikroskop 120, untersucht, wobei von dem Mikroskop die Probenoberfläche des Probendetails 210 als Begrenzungsfläche dreidimensional erfasst und in Erfassungsdaten, insbesondere in dem Steuerungscomputer (vgl. 130 gemäß 1) des Mikroskops, überführt wird.This is the sample with the sample detail 210 first in one step 202 in a suitable microscope, for example the microscope 120 , examined, taking from the microscope the sample surface of the sample detail 210 detected as a boundary surface three-dimensional and in acquisition data, in particular in the control computer (see. 130 according to 1 ) of the microscope is transferred.

Wie zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, wird anschließend ein Volumendatensatz erzeugt, welcher als Grundlage zur Herstellung eines vergrößerten und – in diesem Fall auch überhöhten – 3D-Modells dient. Ein weiterer Baustein zum Erhalt des fertigen 3D-Modells sind Metadaten, welche zumindest Maßstabsdaten umfassen, und als Metadatensatz bereitgestellt werden.As previously with reference to 1 described, a volume data set is then generated, which serves as a basis for producing an enlarged and - in this case, inflated - 3D model. Another building block for obtaining the finished 3D model are metadata that at least include scale data and are provided as a metadata record.

Auf Grundlage davon wird in einem Schritt 203 ein 3D-Modell 295 hergestellt, welches als Maßstabsangabe Längenskalen 261, 262 und 263 an seinen Seitenflächen 296 und 297 trägt. Die Maßstabsangabe 261 bis 263 gibt Bezugsstrecken in den Originaldimensionen des Probendetails 210 in x-, y- und z-Richtung an. Alternativ können beispielsweise die Originallängen der Kanten des 3D-Modells in Textform angegeben sein. Die vergrößerte und überhöhte Oberfläche des 3D-Modells 295 ist mit 299 bezeichnet.On the basis of it will be in one step 203 a 3D model 295 manufactured, which as scale indication length scales 261 . 262 and 263 on its side surfaces 296 and 297 wearing. The scale information 261 to 263 gives reference lines in the original dimensions of the sample detail 210 in the x, y and z directions. Alternatively, for example, the original lengths of the edges of the 3D model may be given in textual form. The enlarged and elevated surface of the 3D model 295 is with 299 designated.

Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst die Metadatendarstellung zusätzlich noch eine Markierungsdarstellung 264, welche den Verlauf einer Profillinie auf dem 3D-Modell kennzeichnet, sowie eine auf einer Rückseite 298 des 3D-Modells 295 untrennbar vorgesehene, im vorliegenden Beispiel aufgedruckte, Profildarstellung 265, welche ein Querschnitts- bzw. Oberflächenhöhenprofil der Zone innerhalb der Markierungsfläche 264 zeigt. Innerhalb der markierten Fläche 264 wurde eine Anzahl von Höhenprofilen 265a aufgenommen, wobei ein Mittelwertprofil 265b berechnet wurde, welches ebenfalls in der Metadatendarstellung 265 erkennbar ist. Die Metadatendarstellung 265 kann beispielsweise auf der Rückseite 298 des 3D-Modells 295 oder auf einem dort anzubringenden Schild aufgedruckt sein. Auf diese Weise sind mit dem 3D-Modell 295 Metadatendarstellungen, hier Maßstabsangaben 261–263, Markierungsdarstellungen 264, Profildarstellungen 265a, 265b sowie Textangaben innerhalb der Profildarstellung 265, fest verbunden, welche eine mikroskopfreie Untersuchung des Probendetails auch durch mehrere Betrachter ermöglichen. In der Folge ist für den Betrachter anhand des 3D-Modells 295 bspw. plastisch interpretierbar, in welcher Reihenfolge die auf dem Probendetail 210 vorhandenen Farbauftragungen vorgenommen worden sind.In the illustrated embodiment, the metadata representation additionally includes a marker representation 264 , which indicates the course of a profile line on the 3D model, and one on a back 298 of the 3D model 295 inseparably provided, in the present example printed, profile representation 265 showing a cross-sectional or surface height profile of the zone within the marking area 264 shows. Within the marked area 264 became a number of height profiles 265a taken, with an average profile 265b which was also in the metadata representation 265 is recognizable. The metadata representation 265 For example, on the back 298 of the 3D model 295 or printed on a sign to be attached there. This way are with the 3D model 295 Metadata representations, here scale information 261 - 263 , Markings 264 , Profile displays 265a . 265b as well as text information within the profile presentation 265 , firmly connected, which allow a microscopic examination of the sample detail through multiple viewers. In the episode for the viewer is based on the 3D model 295 for example, plastically interpretable, in which order the on the sample detail 210 existing color applications have been made.

Claims

Method for producing an enlarged 3D model ( 195 ; 295 ) of a sample detail ( 110 ; 210 containing microscopic details, wherein acquisition data ( 140 ) based on a detection of the sample detail ( 110 ; 210 ) with a detection device ( 120 ) be generated ( 101 ), a volume data set ( 150 ) containing the sample detail ( 110 ; 210 ) contains descriptive volume data based on the acquisition data ( 140 ) provided ( 102 ), a metadata record ( 160 ) provided ( 103 ) containing at least the volume data set ( 150 ) scale data ( 160 ) and based on the volume data set ( 150 ) and the metadata set ( 160 ) the enlarged 3D model ( 195 ; 295 ) having at least one surface ( 299 ) as well as a metadata representation ( 196 ; 261 . 262 . 263 ; 264 ; 265 ) will be produced ( 105 ), the surface ( 299 ) of an at least in one dimension arbitrarily enlarged boundary surface of the sample detail ( 110 ; 210 ) and the metadata representation at least one the surface ( 299 ) dimensioning scale ( 196 ; 261 . 262 . 263 ).

Method according to claim 1, wherein the metadata representation ( 196 ; 261 . 262 . 263 ; 264 ; 265 ) during the production of the 3D model ( 195 ; 295 ) or afterwards on the 3D model ( 195 ; 295 ), so that the metadata representation ( 196 ; 261 . 262 . 263 ; 264 ; 265 ) inseparable from the 3D model ( 195 ; 295 ) is connected.

Method according to claim 1 or 2, wherein the detection data comprises a boundary surface of the sample detail ( 110 ; 210 ) descriptive boundary area data ( 140 ).

Method according to one of the preceding claims, wherein the acquisition data ( 140 ).

Method according to one of the preceding claims, wherein the scale indication is a length scale ( 261 . 262 . 263 ) and / or a unit cube ( 196 ) includes.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the scale indication includes a comparison object or the representation of a comparison object with the viewer known dimensions.

Method according to one of the preceding claims, wherein the metadata representation additionally comprises marking representations ( 264 ), Profile representations ( 265 . 265a . 265b ), Text information ( 265 ) and / or color representations.

Method according to one of the preceding claims, wherein selected sizes and / or regions on the 3D model ( 195 ; 295 ) in color, by choice of material and / or by a mark ( 264 ).

Method according to one of the preceding claims, wherein the 3D model ( 195 ; 295 ) is produced by a 3D printing method, a machining method and / or by a rapid prototyping method.

Method according to one of the preceding claims, wherein the sample detail ( 110 ; 210 ) by means of the detection device ( 120 ) is detected in two or three dimensions.

Method according to claim 8, wherein as a detection device ( 120 ) a light microscope, a stereomicroscope, a macroscope, a fluorescence microscope, an interference microscope, a confocal microscope, an electron microscope, a profilometer, a scanning tunneling microscope or an atomic force microscope is used.

3D model, with at least one surface ( 299 ), which of an arbitrarily in one, two or three spatial directions enlarged boundary surface of a microscopic sample detail ( 110 ; 210 ), and with at least one surface ( 299 ) dimensioning scale ( 196 ; 261 . 262 . 263 ) metadata representation ( 196 ; 261 . 262 . 263 ; 264 ; 265 ).